(57)【要約】【課題】ＬＥＤの放射光をバットウィング状の配光に制御するＬＥＤ照明器具およびＬＥＤ非常灯を提供する。【解決手段】ＬＥＤ非常灯１は、それぞれ入射端３ａが凹面、出射端３ｂが略平面、側面３ｃが入射端３ａおよび出射端３ｂが細く中間部が太い形状の曲面であって、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されているとともに、入射端３ａに入射されたＬＥＤ２からの光が側面３ｃの内表面で全反射し、出射端３ｂで中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射されるように形成されているレンズ３を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体に配設されたＬＥＤと；
それぞれ入射端が凹面、出射端が略平面、側面が入射端および出射端が細く中間部が太い形状の曲面であって、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されているとともに、入射端に入射された光が側面の内表面で全反射し、出射端で中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射されるように形成されているレンズと；
開口部を有し、ＬＥＤがレンズの入射端側に配設され、レンズの出射端が開口部に露出するようにＬＥＤおよびレンズを収容している器具本体と；
ＬＥＤを点灯させる点灯装置と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項２】
レンズは、入射端が円錐形状に形成され、中心軸近傍に入射した光が出射端近傍の側面に到達するように円錐形状の頂角が設定されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
レンズは、入射端近傍の側面の内表面で反射した光が中心軸に対して平行に出射されるとともに、出射端側の直径が入射端側の直径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項４】
中心軸周りに凹面に形成された入射端、入射端からの入射光の大部分が全反射するよう形成された側面および側面で全反射された光が出射される出射端を有するとともに出射端の径が側面部の径よりも小さく形成され、中心軸から遠ざかる方向に出射されるように形成されているレンズと；
光の大部分がレンズの入射端から入射するようにレンズの中心軸上に配設されたＬＥＤと；
ＬＥＤを点灯する点灯装置と；
前記側面部の径よりも小さく形成された径を有する出射端部分を支持するように構成された支持部材と；
支持部材、点灯装置、ＬＥＤおよびレンズを配設する器具本体と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項５】
基体に配設されたＬＥＤと；
それぞれ入射端が凹面、出射端が略平面、側面が入射端および出射端が細く中間部が太い形状の曲面であって、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されているとともに、入射端に入射された光が側面の内表面で全反射し、出射端で中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射されるように形成されているレンズと；
開口部を有し、ＬＥＤがレンズの入射端側に配設され、レンズの出射端が開口部に露出するようにＬＥＤおよびレンズを収容している器具本体と；
器具本体に収容されたバッテリと；
停電時に、バッテリからの直流電圧が入力されてＬＥＤを点灯させるように構成されている点灯装置と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ非常灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズにより配光制御されるＬＥＤ照明器具およびＬＥＤ非常灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤから放射された光が所定の方向に照射されるように、レンズを備えたＬＥＤやＬＥＤ照明器具が提供されている。例えば、ＬＥＤを覆う透明樹脂にレンズが接着され、ＬＥＤからの光を集光させて放射方向でのビーム強度を高めるレンズ付ＬＥＤ光源が提供されている(例えば、特許文献１参照。)。また、複数のＬＥＤを配列した大きなモジュールの前面側にレンズ板が配置され、このレンズ板によりモジュール全体からの光の照射角度を制御しているＬＥＤ照明器具が提供されている(例えば、特許文献２参照。)。
【０００３】
ところで、天井に直付けまたは埋設される照明器具は、一般に、器具直下から所定の半径内の床面に対して一定値以上の照度（明るさ）が求められているものがある。このためには、照明器具の光度角度特性は、照明器具から照射される光軸上光度が低く周囲にいくにしたがい光度が高くなる、いわゆるバットウィング状とする必要がある。特に、非常灯においては、このバットウィング状の配光が必要である。
【特許文献１】特表２００２−５４３５９４号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−１６２２３２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バットウイング状の配光特性を得るためには、白熱電球等の点光源からの光を反射鏡で反射させて所定の配光になるように反射鏡の反射面形状を設計する方法がある。反射鏡全体の曲面形状を設計する場合には、微小直線または面を組み合わせて全体の反射光が所定の配光特性を得られるように全体の曲面を形成することをしなければならず容易ではない。
【０００５】
また、特許文献１においては、レンズがＬＥＤからの光を集光させる機能のみを有するものであり、バットウィング状の配光の照明器具が設計しにくいという欠点を有する。
【０００６】
さらにまた、特許文献２においては、複数のＬＥＤが配列されているモジュールを具備するので、複数のＬＥＤからの光の配光を考慮してモジュール全体の配光制御をしなければならず、その結果、器具本体を小形化しにくく、天井に取り付けられる非常灯などの小形の照明器具に適さないという欠点を有する。
【０００７】
そこで、図５に示すように、中央に凹みを有する饅頭形に形成されたレンズ５１をＬＥＤ５０の前面に配設することにより、ＬＥＤから中央部に入射する光を側方に屈折させてバットウィング状の配光を得られるようにすることも考えられる。一方のＬＥＤ照明器具５２は、レンズ５１が天井面５３から突出するようにして、ＬＥＤ５０およびレンズ５１を器具本体５４に配設したものである。また、他方のＬＥＤ照明器具５５は、器具本体５６が円錐形の凹部５７を有するように形成され、この凹部５７内にＬＥＤ５０およびレンズ５１を配設することにより、レンズ５１を天井面５３から突出させなくしたものである。しかし、これらのＬＥＤ照明器具５２，５５は、レンズ５１全体が露出するので、特に非常灯において、外観上、見栄えが悪いなどの意匠上の問題がある。
【０００８】
本発明は、ＬＥＤの放射光をバットウィング状の配光に制御するＬＥＤ照明器具およびＬＥＤ非常灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のＬＥＤ照明器具の発明は、基体に配設されたＬＥＤと；それぞれ入射端が凹面、出射端が略平面、側面が入射端および出射端が細く中間部が太い形状の曲面であって、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されているとともに、入射端に入射された光が側面の内表面で全反射し、出射端で中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射されるように形成されているレンズと；開口部を有し、ＬＥＤがレンズの入射端側に配設され、レンズの出射端が開口部に露出するようにＬＥＤおよびレンズを収容している器具本体と；ＬＥＤを点灯させる点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。ＬＥＤは１個に限らず、複数個であってもよい。複数個の場合、小面積に密集して用いると好適である。
【００１１】
「中心軸に対する断面が円状」とは、レンズが中心軸に対して対称に形成されているという意味である。レンズは、透明なガラスまたは樹脂のいずれでもあってもよい。
【００１２】
点灯装置は、器具本体に収容されていてもよく、器具本体の外面に配設されていてもよく、あるいは器具本体と別置されていてもよい。
【００１３】
本発明によれば、レンズの入射端に入射されたＬＥＤからの光の一部は、器具本体の開口部において、中心軸から遠ざかる方向に出射され、器具本体の照射面の外側に照射される。したがって、鉛直方向に対するバットウィング状の配光が得られやすい。また、レンズへの入射光は、内表面で全反射されて器具本体の開口部から出射されるので、高い器具効率が達成される。
【００１４】
請求項２に記載のＬＥＤ照明器具の発明は、請求項１記載のＬＥＤ照明器具において、レンズは、入射端が円錐形状に形成され、中心軸近傍に入射した光が出射端近傍の側面に到達するように円錐形状の頂角が設定されていることを特徴とする。
【００１５】
円錐形状の頂角は、円錐形状の大きさや円錐形状とＬＥＤとの距離などにより異なる。
【００１６】
本発明によれば、レンズの入射端の中心軸近傍に入射されたＬＥＤからの光は、レンズの側面で全て反射されるようになるので、器具本体の開口部からの出射光により所定の配光が得られやすいとともに、高い器具効率が達成される。
【００１７】
請求項３に記載のＬＥＤ照明器具の発明は、請求項１または２記載のＬＥＤ照明装置において、レンズは、入射端近傍の側面の内表面で反射した光が中心軸に対して平行に出射されるとともに、出射端側の直径が入射端側の直径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、レンズの出射端側の直径が入射端側の直径よりも大きくなるように形成されているので、入射端近傍の側面の内表面で反射されて中心軸に対して平行になるＬＥＤからの光は、レンズの出射端側でケラレルことなく器具本体の開口部から出射され、器具本体の直下に照射される。したがって、ＬＥＤ照明器具の直下付近の照度が確保される。
【００１９】
請求項４に記載のＬＥＤ照明器具の発明は、中心軸周りに凹面に形成された入射端、入射端からの入射光の大部分が全反射するよう形成された側面および側面で全反射された光が出射される出射端を有するとともに出射端の径が側面部の径よりも小さく形成され、中心軸から遠ざかる方向に出射されるように形成されているレンズと；光の大部分がレンズの入射端から入射するようにレンズの中心軸上に配設されたＬＥＤと；ＬＥＤを点灯する点灯装置と；前記側面部の径よりも小さく形成された径を有する出射端部分を支持するように構成された支持部材と；支持部材、点灯装置、ＬＥＤおよびレンズを配設する器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２０】
入射端に形成された凹面は、レンズ中心軸部分が最も深く形成され、ＬＥＤからの光が反射されないように入射できる傾斜を有する形状となっていればよい。
【００２１】
レンズ側面には金属被膜などの反射膜が形成されていてもよい。また、ＬＥＤは、レンズの中心軸上に配設されるようにしているため、ＬＥＤからの光が効率良くレンズに入射できる。また、出射端部分の径が側面部分の径よりも小さく形成されているため、出射端部分の径よりも少し大きめの開口径を有する支持部材により、レンズを当該開口により鉛直方向に簡単に支持することができる。
【００２２】
本発明によれば、ＬＥＤはレンズの中心軸上に配設され、レンズは支持部材により鉛直方向に支持することができるので、ＬＥＤからの光が効率良くレンズに入射できるとともに、鉛直方向に対するバットウィング状の配光特性を得ることができる。
【００２３】
請求項５に記載のＬＥＤ非常灯の発明は、基体に配設されたＬＥＤと；それぞれ入射端が凹面、出射端が略平面、側面が入射端および出射端が細く中間部が太い形状の曲面であって、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されているとともに、入射端に入射された光が側面の内表面で全反射し、出射端で中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射されるように形成されているレンズと；開口部を有し、ＬＥＤがレンズの入射端側に配設され、レンズの出射端が開口部に露出するようにＬＥＤおよびレンズを収容している器具本体と；器具本体に収容されたバッテリと；停電時に、バッテリからの直流電圧が入力されてＬＥＤを点灯させるように構成されている点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、鉛直方向に対するバットウィング状の配光が得られるとともに、停電時に、ＬＥＤがバッテリにより点灯されるので、非常灯としての機能を有するＬＥＤ非常灯が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明によれば、レンズの内表面で全反射され、出射端で中心軸から遠ざかる方向に出射されるＬＥＤからの放射光により、鉛直方向に対するバットウィング状の配光のＬＥＤ照明器具が構成されるので、ＬＥＤ照明器具の直下および周囲の照度を確保することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、レンズの中心軸近傍に入射されたＬＥＤからの光は、レンズの側面で全て反射され、器具本体の開口部から出射されるので、所定のバットウィング状の配光を有して高い器具効率のＬＥＤ照明器具を構成することができ、ＬＥＤ照明器具の直下および周囲の照度を一定値以上に確保することができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、レンズの中心軸に対して平行になるＬＥＤからの光により、開口部の直下付近の照度が確保されるとともに、バットウィング状の配光のＬＥＤ照明器具を提供することができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、ＬＥＤはレンズの中心軸上に配設され、レンズは支持部材により鉛直方向に支持することができるので、ＬＥＤからの光が効率良くレンズに入射できるとともに、鉛直方向に対するバットウィング状の配光特性を得ることができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、ＬＥＤ非常灯は、鉛直方向に対するバットウィング状の配光を有するとともに、停電時に、ＬＥＤがバッテリにより点灯されるので、非常灯として機能することができる。そして、ＬＥＤに流れる電流は少なく、バッテリも小形で済むので、ＬＥＤ非常灯を小形化、軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３１】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１はＬＥＤ非常灯であり、（ａ）は概略一部縦断面図、（ｂ）は概略下面図、図２はＬＥＤ非常灯の内部配線図、図３はレンズによる光線の経路を示す光路図である。
【００３２】
図１において、ＬＥＤ照明器具としてのＬＥＤ非常灯１は、ＬＥＤ２、レンズ３、点灯装置４、バッテリ５および器具本体６を有して構成されている。ＬＥＤ２は、基体７の中央部に１個が配設され、発光（点灯）により白色光を放射するように形成されている。レンズ３は、例えば強化ガラスからなり、入射端３ａ、出射端３ｂおよび側面３ｃを有する略樽状に形成されている。そして、中心軸上の入射端３ａに対向して、ＬＥＤ２が配設されている。レンズ３については、以下で詳述する。
【００３３】
点灯装置４は、ＬＥＤ２に所定の電流を流して点灯させるように構成されている。また、バッテリ５は、点灯装置４に直流電圧で給電する。そして、点灯装置４は、図２に示すように、点灯ユニット８内に設けられている。点灯ユニット８は、さらに充電回路９、切換回路１０が設けられ、点検スイッチ１１および充電用モニター１２が配設されている。
【００３４】
そして、充電回路９に接続されている電源線１３，１３が導出され、この電源線１３，１３は商用交流電源Ｖｓに接続されている。また、充電回路９または点灯装置４と電気的に接続されるリード線１４，１４が導出され、このリード線１４，１４はコネクタ１５およびヒューズＦ１を介してバッテリ５に接続されている。さらに、点灯装置４に接続されているランプ線１６，１６が導出されており、このランプ線１６，１６はＬＥＤ２に接続されている。
【００３５】
充電回路９は、バッテリ５を充電するように構成されている。そして、バッテリ５がフル充電の状態になると、充電用モニター１２が点灯する。切換回路１０は、停電時に、バッテリ５と点灯装置４が接続されるようにして、バッテリ電圧が点灯装置４に入力されるように構成されている。また、点検スイッチ１１の引き紐１７を引っ張ると、点検スイッチ１１がバッテリ５と点灯装置４を接続するようにしている。これにより、停電時に、ＬＥＤ２が点灯することの確認がなされる。
【００３６】
図１において、器具本体６は、天井１８の開口部１９に装着し得るように下面に開口部を有する筒状の形状に形成されている。そして、器具本体６の外周面には、器具本体６を天井１８に固定するための複数の板ばね２０が取り付けられている。板ばね２０は、器具本体６が天井１８の開口部１９に挿入された後、自身の弾性により天井１８の裏面１８ａを圧接し、その圧接力により器具本体６を天井１８に固定するように構成されている。
【００３７】
また、器具本体６には、天井１８の開口部１９の周縁に当接される支持部材としての円枠２１が着脱可能に設けられている。円枠２１は、中央部にレンズ３の出射端３ｂが露出する孔２２が設けられ、中央部と外周の中間部にスリット状の開口２３および小孔２４が設けられている。そして、開口２３から引き紐１７が引き出され、小孔２４に充電用モニター１２が臨んでいる。
【００３８】
そして、器具本体６は、ＬＥＤ２、レンズ３、バッテリ５および点灯ユニット８を収容している。すなわち、ＬＥＤ２が器具本体６の中心軸上に位置するように、底面６ａに基体７が固定されている。また、器具本体６の中心軸上に位置し、ＬＥＤ２がレンズ３の入射端３ａ側に配設されているように、かつレンズ３の出射端３ｂが円枠２１の孔２２から外面２１ａに露出するように、レンズ３が図示しない固定手段により固定されている。そして、レンズ３の側面３ｃの両側にバッテリ５および点灯ユニット８がそれぞれ図示しない固定手段により固定されている。
【００３９】
そして、レンズ３は、図３に示すように、それぞれ入射端３ａが円錐形状の凹面２５、出射端３ｂが略平面、側面３ｃが入射端３ａおよび出射端３ｂが細く中間部が太い形状の曲面に形成され、かつ中心軸に対する断面が円状となるように形成されている。また、出射端３ｂ側の直径が入射端３ａ側の直径よりも大きくなるように形成されている。さらに、円錐形状の頂角Ｋ１が所定値となるように、凹面２５が形成されている。
【００４０】
ＬＥＤ２が点灯すると、レンズ３の入射端３ａにＬＥＤ２からの光が入射される。そして、ＬＥＤ２からの光の一部は、側面３ｃの内表面で反射され、出射端３ｂで屈折されて出射端３ｂから出射され、残部の一部は、主としてレンズ３に吸収される。
【００４１】
そして、レンズ３は、図３の光線Ａ１，Ａ２で示すように、入射端３ａに入射したＬＥＤ２からの光の一部が側面３ｃの内表面で全反射し、出射端３ｂで中心軸から遠ざかる方向に屈折して出射端３ｂから出射されるように形成されている。また、光線Ｂで示すように、入射端３ａの中心軸近傍に入射したＬＥＤ２からの光が出射端３ｂの近傍の側面３ｃに到達するように、頂角Ｋ１が設定された円錐形状の大きさとなる凹面２５に形成されている。さらに、光線Ｃで示すように、入射端３ａ近傍の側面３ｃの内表面で反射したＬＥＤ２からの光が中心軸に対して平行に出射端３ｂに到達して出射されるように形成されている。ここで、レンズ３の出射端３ｂ側の直径が入射端３ａ側の直径よりも大きくなるように形成されているので、光線Ｃが出射端３ｂ側でケラレルことが防止されている。
【００４２】
レンズ３の出射端３ｂから出射された前記光線Ａ１〜光線Ｃなどは、器具本体６の開口部から床面の方向に照射される。そして、器具本体６(レンズ３)の中心軸から遠ざかる方向に出射される光線Ａ１，Ａ２により、器具本体６の照射面の外側が照射される。また、中心軸に対して平行となって出射される光線Ｃにより、器具本体６の直下が照射される。
【００４３】
この結果、ＬＥＤ照明器具１の照射領域に、軸上（鉛直方向に対する）バットウィング状の配光が得られるようになる。
【００４４】
そして、レンズ３の入射端３ａの中心軸近傍に入射されて側面３ｃで全て反射される光線Ｂは、器具本体６の直下および周囲に照射され、器具本体６の直下および周囲の照度をアップさせるとともに、所定の配光であるバットウィング状の配光を得られやすくしている。
【００４５】
また、光線Ａ１，Ａ２に示すように、レンズ３に入射したＬＥＤ２からの光は、側面３ｃの内表面で全反射され、光線Ｂに示すように、入射端３ａの中心軸近傍に入射したＬＥＤからの光は、側面３ｃで全て反射されているので、入射光に対する出射光の割合が高くなり、高い器具効率が達成される。
【００４６】
上述したように、ＬＥＤ非常灯１は、停電時に、ＬＥＤ２が点灯され、一定値以上の照度が確保可能であり、バットウィング状の配光が得られて床面を照明するので、非常灯として使用可能である。そして、通常、ＬＥＤ２に流れる電流は少なく、バッテリ５も小形で済むので、ＬＥＤ非常灯１を小形化、軽量化することができる。また、器具本体６に着脱可能に設けられた円枠２１の外面２１ａにレンズ３の出射端３ｃが露出するので、見栄えがよく、意匠上も良好なものとなっている。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態を示すＬＥＤ照明器具の概略一部縦断面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
図４に示すＬＥＤ照明器具２６は、図１に示すＬＥＤ照明器具１において、バッテリ５および点灯ユニット８が除去され、代わって点灯装置２７が配設されたダウンライトである。点灯装置２７は、商用交流電源Ｖｓに接続され、交流電圧を直流電圧に変換するとともに、電圧調整を行ってＬＥＤ２を点灯させるように構成されている。
【００５０】
ＬＥＤ照明器具２６は、ＬＥＤ２が点灯すると、バットウィング状の配光で床面を照明する。そして、床面は、一定値以上の照度で照明可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すＬＥＤ非常灯であり、（ａ）は概略一部縦断面図、（ｂ）は概略下面図。
【図２】同じく、ＬＥＤ非常灯の内部配線図。
【図３】同じく、レンズによる光線の経路を示す光路図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すＬＥＤ照明器具の概略一部縦断面図。
【図５】従来技術のＬＥＤ照明器具の断面側面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…ＬＥＤ非常灯、２…ＬＥＤ、３…レンズ、４，２７…点灯装置、５…バッテリ、６…器具本体。
【図１】
2005129517.tif 000003
【図２】
2005129517.tif 000004
【図３】
2005129517.tif 000005
【図４】
2005129517.tif 000006
【図５】
2005129517.tif 000007